Fatturi temporanji operattivi limitati
Applikazzjonijiet tipiċi li jeħtieġu materjali duplex li jkunu esposti għal kundizzjonijiet ta 'temperatura għolja huma tankijiet ta' pressjoni, xfafar tal-fann/impellers jew scrubbers tal-gass tal-egżost.Ir-rekwiżiti għall-proprjetajiet tal-materjal jistgħu jvarjaw minn saħħa mekkanika għolja għal reżistenza għall-korrużjoni.Il-kompożizzjoni kimika tal-gradi diskussi f'dan l-artikolu huma elenkati fit-Tabella 1.
Dekompożizzjoni spinodali
Id-dekompożizzjoni spinodali (imsejħa wkoll demixing jew storikament bħala 475 °C-fraġilità) hija tip ta 'separazzjoni tal-fażi fil-fażi ferritika, li sseħħ f'temperaturi ta' madwar 475 °C.L-aktar effett evidenti huwa bidla fil-mikrostruttura, li tikkawża l-formazzjoni tal-fażi α', li tirriżulta f'fraġilità tal-materjal.Dan, imbagħad, jillimita l-prestazzjoni tal-prodott finali.
Il-Figura 1 turi d-dijagramma tat-transizzjoni tal-ħin tat-temperatura (TTT) għall-materjali duplex studjati, b'dekompożizzjoni spinodali rappreżentata fir-reġjun ta '475 °C.Għandu jiġi nnutat li din id-dijagramma TTT tirrappreżenta tnaqqis ta 'ebusija b'50% imkejjel permezz ta' ttestjar ta 'ebusija ta' impatt fuq kampjuni ta 'Charpy-V, li normalment hija aċċettata bħala li tindika t-fraġilità.F'xi applikazzjonijiet tnaqqis akbar ta 'toughness jista' jkun aċċettabbli, li jibdel il-forma tad-dijagramma TTT.Għalhekk, id-deċiżjoni li jiġi stabbilit OT massimu partikolari tiddependi fuq dak li jitqies bħala livell aċċettabbli ta' fraġilità jiġifieri tnaqqis ta' toughness għall-prodott finali.Għandu jissemma li storikament TTT-graphs ġew prodotti wkoll bl-użu ta 'limitu stabbilit, bħal 27J.
Gradi liga ogħla
Il-Figura 1 turi li ż-żieda ta 'elementi ta' liga mill-grad LDX 2101 lejn il-grad SDX 2507 twassal għal rata ta 'dekompożizzjoni aktar mgħaġġla, filwaqt li lean duplex juri bidu mdewma tad-dekompożizzjoni.L-impatt ta 'elementi ta' liga bħall-kromju (Cr) u n-nikil (Ni) fuq id-dekompożizzjoni spinodali u l-fraġilità intwera minn investigazzjonijiet preċedenti.5–8 Dan l-effett huwa illustrat aktar fil-Figura 2. Juri li d-dekompożizzjoni spinodali tiżdied meta t-temperatura tiżdied minn 300 sa 350 °C u hija aktar rapida għall-grad ogħla ta 'liga SDX 2507 milli għal DX 2205 inqas liga.
Dan il-fehim jista 'jkun kruċjali biex jgħin lill-klijenti jiddeċiedu dwar l-OT massimu li huwa adattat għall-grad u l-applikazzjoni magħżula tagħhom.
Id-determinazzjoni tat-temperatura massima
Kif issemma qabel, l-OT massimu għall-materjal duplex jista 'jiġi ssettjat skont it-tnaqqis aċċettabbli fl-ebusija tal-impatt.Tipikament, l-OT li jikkorrispondi għal valur ta 'tnaqqis ta' 50% toughness huwa adottat.
OT jiddependi mit-temperatura u l-ħin
L-inklinazzjoni fid-denb tal-kurvi fid-dijagramma TTT fil-Figura 1 turi li d-dekompożizzjoni spinodali ma sseħħx biss f'temperatura ta 'limitu wieħed u tieqaf taħt dak il-livell.Pjuttost, huwa proċess kostanti meta materjali duplex huma esposti għal temperaturi operattivi taħt il-475 °C.Madankollu huwa ċar ukoll li, minħabba r-rati ta 'diffużjoni aktar baxxi, temperaturi aktar baxxi jfissru li d-dekompożizzjoni tibda aktar tard u tipproċedi ħafna aktar bil-mod.Għalhekk, l-użu ta 'materjal duplex f'temperaturi aktar baxxi jista' ma jikkawżax problemi għal snin jew saħansitra għexieren ta 'snin.Madankollu bħalissa hemm tendenza li jiġi stabbilit OT massimu mingħajr konsiderazzjoni tal-ħin tal-espożizzjoni.Il-mistoqsija ewlenija hija għalhekk liema kombinazzjoni temperatura-ħin għandha tintuża biex jiġi deċiż jekk huwiex sikur li tuża materjal jew le?Herzman et al.10 jiġbru fil-qosor din id-dilemma tajjeb: "... L-użu mbagħad ikun ristrett għal temperaturi fejn il-kinetika tad-demixing hija tant baxxa li ma sseħħx matul il-ħajja teknika mfassla tal-prodott...".
L-impatt tal-iwweldjar
Ħafna applikazzjonijiet jużaw l-iwweldjar biex jingħaqdu komponenti.Huwa magħruf sew li l-mikrostruttura tal-weldjatura u l-kimika tagħha jvarjaw mill-materjal bażi 3 .Skont il-materjal tal-mili, it-teknika tal-iwweldjar u l-parametri tal-iwweldjar, il-mikrostruttura tal-weldjaturi hija l-aktar differenti għall-materjal tal-massa.Il-mikrostruttura hija normalment aktar oħxon, u dan jinkludi wkoll iż-żona affettwata bis-sħana b'temperatura għolja (HTHAZ), li tħalli impatt fuq id-dekompożizzjoni spinodali fil-weldjaturi.Il-varjazzjoni tal-mikrostruttura bejn bulk u weldments hija suġġett rivedut hawn.
Fil-qosor fatturi li jillimitaw
It-taqsimiet preċedenti jwasslu għall-konklużjonijiet li ġejjin:
- Il-materjali kollha duplex huma suġġetti
għal dekompożizzjoni spinodali f'temperaturi madwar 475 °C. - Skont il-kontenut tal-liga, hija mistennija rata ta 'dekompożizzjoni aktar mgħaġġla jew aktar bil-mod.Kontenut ogħla ta 'Cr u Ni jippromwovi demixing aktar mgħaġġel.
- Biex tissettja t-temperatura operattiva massima:
– Għandha tiġi kkunsidrata kombinazzjoni tal-ħin tat-tħaddim u t-temperatura.
– Livell aċċettabbli ta' tnaqqis fl-ebusija, jiġifieri, għandu jiġi stabbilit livell mixtieq ta' toughness finali - Meta jiġu introdotti komponenti mikrostrutturali addizzjonali, bħal weldjaturi, l-OT massimu huwa ddeterminat mill-iktar parti dgħajfa.
Standards globali
Għal dan il-proġett ġew riveduti diversi standards Ewropej u Amerikani.Huma ffukaw fuq applikazzjonijiet f'kontenituri ta 'pressjoni u komponenti tal-pajpijiet.B'mod ġenerali, id-diskrepanza fir-rigward tal-OT massimu rakkomandat fost l-istandards riveduti tista 'tinqasam f'lat Ewropew u Amerikan.
L-istandards Ewropej tal-ispeċifikazzjoni tal-materjal għall-istainless steel (eż. EN 10028-7, EN 10217-7) jimplikaw OT massimu ta' 250 °C bil-fatt li l-proprjetajiet tal-materjal huma pprovduti biss sa din it-temperatura.Barra minn hekk, l-istandards tad-disinn Ewropej għal tankijiet taħt pressjoni u pajpijiet (EN 13445 u EN 13480, rispettivament) ma jagħtux aktar informazzjoni dwar OT massimu minn dak li jingħata fl-istandards materjali tagħhom.
B'kuntrast, l-ispeċifikazzjoni tal-materjal Amerikan (eż. ASME SA-240 ta 'ASME sezzjoni II-A) ma tippreżenta l-ebda data ta' temperatura elevata għal kollox.Din id-dejta minflok hija pprovduta fit-taqsima II-D tal-ASME, 'Proprjetajiet', li tappoġġja l-kodiċijiet ġenerali tal-kostruzzjoni għal tankijiet taħt pressjoni, taqsima ASME VIII-1 u VIII-2 (dawn tal-aħħar joffru rotta ta' disinn aktar avvanzata).F'ASME II-D, l-OT massimu huwa ddikjarat b'mod espliċitu bħala 316 °C għall-biċċa l-kbira tal-ligi duplex.
Għal applikazzjonijiet ta 'pajpijiet ta' pressjoni, kemm ir-regoli tad-disinn kif ukoll il-proprjetajiet tal-materjal huma mogħtija f'ASME B31.3.F'dan il-kodiċi, id-dejta mekkanika hija pprovduta għal-ligi duplex sa 316 °C mingħajr dikjarazzjoni ċara ta 'OT massimu.Madankollu, tista 'tinterpreta l-informazzjoni biex tikkonforma ma' dak miktub f'ASME II-D, u għalhekk, l-OT massimu għall-istandards Amerikani huwa f'ħafna każijiet 316 °C.
Minbarra l-informazzjoni massima OT, kemm l-istandards Amerikani kif ukoll Ewropej jimplikaw li hemm riskju li jiltaqgħu ma 'fraġilità f'temperaturi elevati (> 250 °C) f'ħinijiet ta' espożizzjoni itwal, li mbagħad għandhom jiġu kkunsidrati kemm fil-fażi tad-disinn kif ukoll tas-servizz.
Għall-weldjaturi, il-biċċa l-kbira tal-istandards ma jagħmlu ebda dikjarazzjonijiet sodi dwar l-impatt tad-dekompożizzjoni spinodali.Madankollu, xi standards (eż. ASME VIII-1, Tabella UHA 32-4) jindikaw il-possibbiltà li jitwettqu trattamenti speċifiċi tas-sħana wara l-iwweldjar.Dawn la huma meħtieġa u lanqas ipprojbiti, iżda meta jitwettqu dawn għandhom jitwettqu skont parametri stabbiliti minn qabel fl-istandard.
Dak li tgħid l-industrija
Informazzjoni prodotta minn diversi manifatturi oħra ta 'l-istainless steel duplex ġiet riveduta biex tara x'jikkomunikaw dwar il-firxiet tat-temperatura għall-gradi tagħhom.2205 huwa limitat għal 315 °C minn ATI, iżda Acerinox jistabbilixxi l-OT għall-istess grad għal 250 °C biss.Dawn huma l-limiti ta 'fuq u ta' isfel OT għall-grad 2205, filwaqt li bejniethom OTs oħra huma kkomunikati minn Aperam (300 °C), Sandvik (280 °C) u ArcelorMittal (280 °C).Dan juri l-firxa wiesgħa ta 'OTs massimi suġġeriti biss għal grad wieħed li se jkollu proprjetajiet komparabbli ħafna minn manifattur għal manifattur.
Ir-raġunament fl-isfond għaliex manifattur stabbilixxa ċertu OT mhux dejjem jiġi żvelat.F'ħafna każijiet, dan huwa bbażat fuq standard partikolari wieħed.Standards differenti jikkomunikaw OTs differenti, għalhekk it-tixrid fil-valuri.Il-konklużjoni loġika hija li l-kumpaniji Amerikani jistabbilixxu valur ogħla minħabba d-dikjarazzjonijiet fl-istandard ASME, filwaqt li l-kumpaniji Ewropej jistabbilixxu valur aktar baxx minħabba l-istandard EN.
X'għandhom bżonn il-klijenti?
Skont l-applikazzjoni finali, huma mistennija diversi tagħbijiet u espożizzjonijiet tal-materjali.F'dan il-proġett, l-fraġilità minħabba d-dekompożizzjoni spinodali kienet tal-aktar interess peress li hija applikabbli ħafna għal tankijiet taħt pressjoni.
Madankollu, hemm diversi applikazzjonijiet li jesponu gradi duplex għal tagħbijiet mekkaniċi medji biss, bħal scrubbers11–15.Talba oħra kienet relatata ma 'xfafar tal-fann u impellers, li huma esposti għal tagħbijiet ta' għeja.Il-letteratura turi li d-dekompożizzjoni spinodali jaġixxi b'mod differenti meta tiġi applikata tagħbija ta' għeja15.F'dan l-istadju, jidher ċar li l-OT massimu ta 'dawn l-applikazzjonijiet ma jistax jiġi stabbilit bl-istess mod bħal għal tankijiet taħt pressjoni.
Klassi oħra ta 'talbiet hija għal applikazzjonijiet biss relatati mal-korrużjoni, bħal scrubbers tal-gass tal-egżost tal-baħar.F'dawn il-każijiet, ir-reżistenza għall-korrużjoni hija aktar importanti mil-limitazzjoni OT taħt tagħbija mekkanika.Madankollu, iż-żewġ fatturi għandhom impatt fuq l-operat tal-prodott finali, li għandu jiġi kkunsidrat meta jiġi indikat l-OT massimu.Għal darb'oħra, dan il-każ huwa differenti miż-żewġ każijiet preċedenti.
B'mod ġenerali, meta jagħti pariri lil klijent dwar l-OT massimu adattat għall-grad duplex tagħhom, it-tip ta 'applikazzjoni huwa ta' importanza vitali fl-iffissar tal-valur.Dan ikompli juri l-kumplessità tal-iffissar ta 'OT waħda għal grad, peress li l-ambjent li fih jiġi skjerat il-materjal għandu impatt sinifikanti fuq il-proċess ta' fragilità.
X'inhi t-temperatura operattiva massima għal duplex?
Kif issemma, it-temperatura operattiva massima hija stabbilita mill-kinetika baxxa ħafna tad-dekompożizzjoni spinodali.Imma kif inkejlu din it-temperatura u x'inhuma eżattament "kinetika baxxa"?It-tweġiba għall-ewwel mistoqsija hija faċli.Diġà ddikjarajna li l-kejl tat-toughness isir komunement biex tiġi stmata r-rata u l-progress tad-dekompożizzjoni.Dan huwa stabbilit fl-istandards segwiti mill-biċċa l-kbira tal-manifatturi.
It-tieni mistoqsija, dwar x'inhu mfisser b'kinetika baxxa u l-valur li bih nissettjaw limitu tat-temperatura hija aktar kumplessa.Dan huwa parzjalment peress li l-kundizzjonijiet tal-konfini tat-temperatura massima huma kkompilati kemm mit-temperatura massima (T) innifisha kif ukoll mill-ħin operattiv (t) li matulu din it-temperatura tkun sostnuta.Biex tiġi vvalidata din il-kombinazzjoni Tt, jistgħu jintużaw diversi interpretazzjonijiet tal-ebusija "l-aktar baxxa":
• Il-konfini t'isfel, li huwa stabbilit storikament u jista' jiġi applikat għal weldjaturi huwa 27 Joules (J)
• Fi ħdan l-istandards l-aktar 40J huwa stabbilit bħala limitu.
• Tnaqqis ta '50% fl-ebusija inizjali huwa wkoll applikat ta' spiss biex jiġi stabbilit il-konfini t'isfel.
Dan ifisser li dikjarazzjoni dwar OT massimu għandha tkun ibbażata fuq mill-inqas tliet suppożizzjonijiet miftiehma:
• Espożizzjoni tat-temperatura-ħin tal-prodott finali
• Il-valur minimu aċċettabbli tat-toughness
• Qasam finali ta' applikazzjoni (kimika biss, tagħbija mekkanika iva/le eċċ.)
Għarfien sperimentali magħqud
Wara stħarriġ estensiv ta' dejta u standards sperimentali kien possibbli li jiġu kkompilati rakkomandazzjonijiet għall-erba' gradi duplex taħt reviżjoni, ara Tabella 3. Għandu jiġi rikonoxxut li l-biċċa l-kbira tad-dejta hija maħluqa minn esperimenti fil-laboratorju mwettqa b'passi ta' temperatura ta' 25 °C. .
Għandu jiġi nnutat ukoll li dawn ir-rakkomandazzjonijiet jagħmlu referenza għal mill-inqas 50% tat-toughness li jibqa 'f'RT.Meta fit-tabella huwa indikat "perjodu itwal ta' żmien" l-ebda tnaqqis sinifikanti fl-RT ma ġie dokumentat.Barra minn hekk, il-weldjatura ġiet ittestjata biss f'-40 °C.Fl-aħħarnett, għandu jiġi nnutat li ħin ta 'espożizzjoni itwal huwa antiċipat għal DX 2304, meta wieħed iqis it-toughness għolja tiegħu wara 3,000 siegħa ta' ttestjar.Madankollu, sa liema punt l-espożizzjoni tista' tiżdied għandu jiġi vverifikat b'aktar testijiet.
Hemm tliet punti importanti li wieħed jinnota:
• Is-sejbiet kurrenti jindikaw li jekk il-weldjaturi huma preżenti, l-OT tonqos b'madwar 25 °C.
• Spikes għal żmien qasir (għexieren ta 'sigħat f'T=375 °C) huma aċċettabbli għal DX 2205. Peress li DX 2304 u LDX 2101 huma gradi ta' liga aktar baxxi, spikes ta' temperatura komparabbli għal żmien qasir għandhom ikunu aċċettabbli wkoll.
• Meta l-materjal jitfarrak minħabba d-dekompożizzjoni, it-trattament tas-sħana ta 'mitigazzjoni f'550 – 600 °C għal DX 2205 u 500 °C għal SDX 2507 għal siegħa jgħin biex jirkupra t-toughness b'70%.
Ħin tal-post: Frar-04-2023